ソフトウェアと再リンク可能なハードウェアの高位合成

摘要

This article presents a method of synthesizing relinkable hardware for hardware/software codesign utilizing high-level synthesis. Recent development of high-level synthesis through binary codes or assembly codes has enabled synthesis of functions in software programs into hardware modules callable from the software. In this scheme, however, hardware description is susceptible to the changes on the software, especially the changes on the addresses of the variables shared by software and hardware, so that the small changes on the software will lead to resynthesis of hardware or the hardware can not be linked with the other software programs. To solve this problem, we propose a method of synthesizing hardware which is less sensitive to the software changes and thus linkable to modified or different software programs without resynthesis. This is realized by synthesizing hardware from unlinked codes instead of linked codes, and a table of the addresses of the shared variables is passed from the software to the hardware. Since the task of creating and passing the address table is added by source code modification, little modification is needed on the synthesis system. We synthesized hardware modules according to the proposed method to confirm they are immune to the changes on the software part, and the hardware modules are linkable to different main programs, though extra cycles to pass the address tables are needed during initialization of the hardware modules.%本稿では，高位合成を利用したハードウェア/ソフトウェア協調設計において，ソフトウェアと再リンク可能なハードウェアの合成手法を提案する．近年，機械語やアセンブリコードを中間表現として用いる高位合成において，ソフトウェアの一部を高位合成でハードウェア化することにより，ソフトウェアとハードウェアからなるシステムを合成する手法が研究されている．しかしこの手法では，ソフトウェアに変更があった場合ノヽ-ドゥェアとソフトウェアが共有する変数のアドレスが変わるためノ→-ドゥェアの再合成が必要となったり，生成したハードウェアが他のソフトウェアとリンクすることができないという問題があった．そこで本稿では，ソフトウェアの変更に依存しないハードウェアを合成する手法を提案する．これはリンク前コードからの高位合成においてノヽ-ドゥェアとソフトウェアが共有する変数のアドレス情報を表形式にしてソフトウェアから渡す枠組みを追加することにより実現する．このアドレス表の生成および読み出しはソースコード変換により追加できる．RTLシミュレータを用いて実験を行った結果，合成されたハードウェアは，初期化のために数十サイクルを要するが，ソフトウェア側でグローバル変数のアドレスが変わっても再合成することなく動作し，別のソフトウェアともリンクして動作することが確認できた．